余熱余壓回收技術(shù)在化工企業(yè)的應(yīng)用

梁啟程

（江蘇三吉利化工股份有限公司，江蘇連云港 222000）

能源是經(jīng)濟發(fā)展的原動力，是現(xiàn)代文明的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著世界人口的不斷增長和工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，能源將越來越短缺。工業(yè)節(jié)能已經(jīng)為人類社會持續(xù)發(fā)展的重要前提之一，受到國家、政府和各用能企業(yè)的高度重視[1]?；瘜W(xué)工業(yè)是用能大戶，由于化工生產(chǎn)具有一定的工藝特殊性，能源有效利用率一般都很低，普遍存在有大量的、品味高低不同的余熱余壓未被有效利用，既是嚴(yán)重的能源浪費又造成環(huán)境熱污染。提高化工行業(yè)余熱余壓回收利用對提高能源利用效率，保證國民經(jīng)濟持續(xù)、快速、健康發(fā)展尤其重要。

1 余熱余壓的內(nèi)涵

1.1 余熱余壓概念

余熱余壓是指企業(yè)生產(chǎn)過程中釋放出來多余的副產(chǎn)熱能、壓差能，這些能量在一定的經(jīng)濟技術(shù)條件下可以回收利用。余熱余壓回收利用主要來自高溫氣體、液體、固體的熱能和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能。余熱屬于二次能源，它是一次能源和可燃物料轉(zhuǎn)換過程后的產(chǎn)物，是燃料燃燒過程中所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。

1.2 化工企業(yè)余熱余壓分類

一般分成下列幾大類：高溫?zé)煔庥酂?、高溫爐渣余熱、高溫產(chǎn)品余熱（包括中間產(chǎn)品）、冷卻介質(zhì)（如循環(huán)水、導(dǎo)熱油、冷凍液媒介等）余熱、可燃廢氣余熱、化學(xué)反應(yīng)放熱及殘?zhí)康挠酂帷⒄羝杷酂嵊鄩旱取?/p>

2 化工企業(yè)余熱余壓的現(xiàn)狀

2.1 化工企業(yè)余熱余壓特性

由于化工行業(yè)涉及領(lǐng)域廣、范圍寬、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，且具有一定的特殊性，所產(chǎn)生的余熱余壓往往有以下特點：

（1）余熱負荷或余壓壓力不穩(wěn)定，有的呈規(guī)律變化，有的呈無規(guī)律變化。

（2）高溫?zé)煔庵薪M分復(fù)雜，通常含有二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、煙塵、水等，易腐蝕、磨損和堵塞，回收難度大。

（3）熱源有腐蝕性：化工生產(chǎn)過程中的高溫物料載熱量大，通常帶有腐蝕性，給回收利用造成較大不便。

（4）余熱余壓品味差次不齊：受化工生產(chǎn)工藝影響，余熱余壓溫度、壓力等能量（內(nèi)能或勢能等）差異較大，回收利用設(shè)備技術(shù)針對性強，往往需要量身定做，進行專項設(shè)計制作和安裝。

（5）工藝關(guān)聯(lián)度較高：余熱利用與生產(chǎn)工藝有相互影響和制約現(xiàn)象，必須認真研究統(tǒng)籌解決，避免在余熱余壓回收利用過程中對生產(chǎn)主導(dǎo)工藝造成影響。

2.2 化工企業(yè)余熱余壓利用現(xiàn)狀分析

據(jù)不完全統(tǒng)計，化工行業(yè)余熱余壓回收利用率不足25%，這類熱源存在于氣態(tài)及液態(tài)載熱體中。液態(tài)主要是冷凝水、冷卻水、可燃性廢液及高低溫物料等；氣態(tài)主要是高溫?zé)煔?、疏水乏汽、氣相物料等。回收和利用這部分能量既有助于解決能源問題，又能減少能源生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染。

自二十世紀(jì)六七十年代以來，世界各國余熱利用技術(shù)發(fā)展很快。目前，我國的余熱利用技術(shù)也得到了長足進步，但是與世界先進水平還有一定的差距，有一部分余熱尚未被充分利用，有一部分余熱在利用中還存在不少問題。

分析原因主要在于：利用余熱余壓的裝置一次性投資過高、運維成本較高且投資回收周期較長；余熱余壓利用技術(shù)和方式方法不成熟，存在技術(shù)壁壘，尚待攻克；回收設(shè)備運維不到位或故障率高以至于長期閑置不能正常運行等狀況；因化工生產(chǎn)的工藝、設(shè)備及原料、環(huán)境條件的不同，所產(chǎn)生的余熱余壓性狀差異較大，給余熱余壓利用帶來困難，很多企業(yè)限于投資和技術(shù)等難題未能得到實施；部分企業(yè)主管節(jié)能意識不強，或?qū)τ酂嵊鄩嘿Y源認識不足，漠視其價值，忽視了回收利用的意義，積極性主動性不強；余熱余壓回收設(shè)備通常投資較大，回收周期通常達一至兩年、或更長，且相對于主體工藝設(shè)備為非剛性投入，也存在有企業(yè)因資金壓力而未能及時上馬。

近幾年，尤其是 “十三五”期間，國家大力推行節(jié)能環(huán)保、提高能源利用效率和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、落實節(jié)約資源和保護環(huán)境基本國策，以提高能源利用效率和改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)，加大對節(jié)能減排工作的指導(dǎo)力度，包括制定節(jié)能減排約束性考核指標(biāo)、加快節(jié)能減排技術(shù)的推廣普及、給予補助資金支持等，在一定程度上促進了企業(yè)重視余熱余壓的回收利用，企業(yè)主體的積極性和主動性得到提高；對能源資源的有效利用技術(shù)的逐步提升使得能源有效利用率有了逐步的提高，企業(yè)對余熱余壓進行分散性的回收利用逐步落實，取得了一定的成效；企業(yè)逐步重視能源管理，規(guī)模以上化工企業(yè)建立能源管理體系并有效運行，相關(guān)能源管理的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等得到有效執(zhí)行，能源管理人員素質(zhì)有了一定的提高，有利于能源的使用管理；政策的利好催生了眾多節(jié)能環(huán)保專業(yè)企業(yè)和研究機構(gòu)，持續(xù)開展深入的研究工作，包括對余熱余壓資源理論回收量的研究、回收利用方式、效果和節(jié)能潛力的分析等，對指導(dǎo)、解決、攻克化工行業(yè)余熱余壓回收利用的技術(shù)壁壘發(fā)揮了積極作用；合同能源管理模式得到了一定程度的推廣應(yīng)用，高效節(jié)能、先進環(huán)保、資源循環(huán)利用的關(guān)鍵技術(shù)裝備、產(chǎn)品和服務(wù)逐步深入化工企業(yè)，并且收到了一定的成效。

3 化工企業(yè)余熱余壓回收利用途徑

化工企業(yè)余熱余壓量大、面廣，利用技術(shù)、設(shè)備方式多樣化，回收利用必須有一定的適用基礎(chǔ)條件。根據(jù)不同企業(yè)余熱余壓種類、溫度、熱能，結(jié)合實際生產(chǎn)條件、工藝流程內(nèi)外熱能需求，制定適合自身的節(jié)能綜合解決方案，因地制宜，不可一概而論，千篇一律，機械的加以回收利用。通常有：通過安裝高效煙氣除塵和余熱回收一體化裝置回收利用；余熱蒸汽雙螺桿膨脹機發(fā)電；利用高溫冷凝水熱量的通過溴化鋰機組制冷；利用余壓勢能和熱能驅(qū)動機械發(fā)電；余熱暖民；高溫物料與低溫物料換熱；多效精餾，通過工藝改造回收精餾塔頂氣相熱焓等實現(xiàn)能源階梯級利用；MVR 高效節(jié)能壓縮蒸發(fā)，替代傳統(tǒng)蒸發(fā)器；二次蒸汽的再壓縮利用；熱泵精餾等技術(shù)；采用換熱器的余熱回收用于物料干燥。

4 江蘇三吉利化工股份有限公司余熱余壓回收利用案例

江蘇三吉利化工股份有限公司重視能源使用和管理，注重管理節(jié)能和技術(shù)節(jié)能并舉，不斷挖掘節(jié)能機會及時實施機會改造、加大資金投入和改造力度，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。近幾年完成了數(shù)十項節(jié)能改造項目，本文就苯酚精餾余熱利用節(jié)能技術(shù)改造項目和蒸汽閃蒸罐回收疏水余熱回收利用改造項目進行簡要介紹。

4.1 苯酚精餾余熱利用節(jié)能技術(shù)改造項目

該項目屬于節(jié)能改造項目，利用脫苯酚塔頂高溫苯酚蒸汽潛熱加熱脫水塔再沸器內(nèi)物料進行脫水，依附的主題項目20 000t/a 苯二酚生產(chǎn)線苯酚精餾工序，于2015年7月開工建設(shè)，2015年12月試運行，項目運行穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著。

該項目建設(shè)內(nèi)容為：投資約1 510萬元，購置并安裝改造脫水塔、脫水塔再沸器、物料泵、真空泵等設(shè)備，對苯酚精餾過程進行節(jié)能技術(shù)改造：改造前采用1臺脫水塔、1臺苯酚精餾塔，分別利用導(dǎo)熱油向脫水塔、苯酚精餾塔供熱，進行原料液脫水、脫苯酚精餾操作；改造后采用兩塔串聯(lián)操作，使用苯酚精餾塔塔頂輸出的130℃、氣相苯酚加熱脫水塔再沸器，實現(xiàn)脫水操作，省去原脫水塔再沸器的導(dǎo)熱油加熱，并節(jié)省了苯酚蒸汽冷凝、冷卻過程所需循環(huán)水消耗的電能。

該項目的實施，節(jié)能量如下：苯酚精餾塔平均采出苯酚30t/h，氣相溫度130～135℃，用于脫水塔再沸器加熱，實際脫出酚水（含苯酚6%）平均不小于8t/h，即節(jié)約蒸汽約6t/h，蒸汽折標(biāo)系數(shù)0.128 6 噸標(biāo)煤/噸（GB/T2589），年運行7 000h，可節(jié)約標(biāo)煤6×0.128 6×7 000=5 401.2 噸標(biāo)準(zhǔn)煤。以蒸汽成本計算，年節(jié)約蒸汽（以200 元/t 計）費用：6×7 000×200=8 400 000元。該項目無需增加其他能動，原苯酚精餾塔頂冷凝器消耗循環(huán)水的電耗未計入。項目回收周期為1 510萬元/840萬元×12月=21.6月，回收周期較短，經(jīng)濟效益顯著。

4.2 蒸汽閃蒸罐回收疏水余熱改造項目

該項目建設(shè)內(nèi)容為：投資約120萬元，購置閃蒸罐2臺、疏水器2臺、物料換熱器2臺及蒸汽流量計、壓力表及相關(guān)管閥件等。公司生產(chǎn)過程中產(chǎn)生流量20～25t/h、壓力0.4～0.45MPa、溫度約144℃高溫疏水，改造前輸送到熱水罐中部分熱水到焚燒爐自用，剩余部分熱水泵送到循環(huán)水池作為補水，所產(chǎn)生二次乏汽通過放空管放空，存在較大能量浪費，又產(chǎn)生環(huán)境熱污染；改造后通過兩臺蒸汽閃蒸罐將高溫疏水進行閃蒸，獲得壓力0.25～0.3MPa 蒸汽，經(jīng)過流量計計量去換熱器加熱低溫物料，閃蒸罐底部疏水回?zé)崴?。該項目的實施，不增加額外能耗，平均回收蒸汽0.8t/h，按200元/t，年運行7 000h，每年產(chǎn)生經(jīng)濟效益0.8×200×7 000=1 120 000元，投資回收周期約1a。目前該改造項目運行穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著。

5 結(jié)論

節(jié)能減排是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針，也是一項極為緊迫的任務(wù)。回收余熱余壓降低能耗對實現(xiàn)節(jié)能減排、環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略具有重要的現(xiàn)實意義。能效水平的不斷提升是余熱余壓回收利用的基本立足點，能效被認為是除煤炭、石油、天然氣、可再生能源之外的第五大能源。

化工企業(yè)余熱余壓回收利用必須結(jié)合生產(chǎn)實際，因地制宜，盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備和環(huán)境，科學(xué)合理地設(shè)計制作和安裝，逐步提升能源的有效利用率，實現(xiàn)階梯級用能，隨著新技術(shù)、新工藝和新裝備的開發(fā)、研究和推廣，余熱余壓利用必將有著廣闊的利用前景。